流體傳動的案例
從力學的角度向你傳授下胸口碎大石
下面從流體傳動的角度來領略“胸口碎大石”的神奇。
原理解釋
對“胸口碎大石”的科學解釋有很多，其中比較典型的有兩種：慣性效應和帕斯卡效應，本文則從空氣彈簧效應角度進行解釋。
慣性效應
由于石塊質量很大，錘子很快砸下去時，慣性作用使得石塊的加速度很小，從而對人不會產生很大沖擊。該過程可通過牛頓第二定律理解：
當錘子作用在石塊上的沖擊力F一定，石塊質量m越大，石塊產生的加速度a越小，給人體帶來的沖擊也越小，從而使人不受傷害。
帕斯卡效應
采用的石塊形狀一般為規整的長方體，其與人體接觸的面積很大，由帕斯卡的壓強公式：
可知：當力F一定，由于人與石塊接觸面積A很大，故作用在人體上的壓強P很小，即石塊與人體接觸的大面積會將錘子作用在石塊上的沖擊強度分散掉，進而使人受到的損傷大大減弱。
本文則從流體傳動中“流體彈簧效應”的角度來分析“胸口碎大石”的原理。
空氣彈簧效應
以封閉流體腔為例，假定流體為可壓縮性的，在一定頻率范圍內（高頻或高速沖擊），流體腔對外力的響應特性中反映出一種“流體彈簧”的存在，即流體具有了類似于彈簧的屬性，這種彈簧稱為“流體彈簧”。
所形成“流體彈簧”的剛度是被壓縮流體所產生的復位力與活塞的位移的比值，可理解為流體傳動中的“胡克定律”（F=k·△x）。流體彈簧剛度k的公式定義為：
其中，V為流體腔體積，β為流體彈性模量（可視為定值），A為活塞有效作用面積（可視為定值）。
然而，值得注意的是：“流體彈簧”只有在滿足一定激振頻率或沖擊的條件下才會形成，在平穩壓縮或拉伸時“流體彈簧”是不存在的。
展開 仿真技術的層次結構
該層次上主要包含三個類別：電， 多體機構和流體傳動及驅動器系統。 對每個類別， 存在專用的建模方法， 不同的建模方法的數字特性有明顯的區別。
電領域：電子系統建模是基于節點法和修正的節點法[11][12]。采用的標準語言是VHDL， 現朝VHDL-AMS (VHDL-AMS IEEE 1076.1 1997)演化， 主要目的是解決時間連續現象。
流體傳動及驅動器：該領域建模的思想是從系統的拓撲描述產生系統的數學模型。 這種描述一開始是編程語言， 后來演化成圖形描述。 不同單元之間的連接是在“multiport” 概念上實現的。
功率箭合圖的出現使得物理網絡層次上的建模出現了新的曙光。 在圖形的基礎上， 該技術提供獨明確的一無二的建模能力：既可以描述系統中不同結構單元的能量轉換， 又提供了計算框架。 基于該理論基礎上并具有以應用庫形式分類的覆蓋領域盡可能寬的軟件就是AMESim? (IMAGINE)。目前， AMESIM軟件已經涵蓋了上圖中從電子到多剛體領域的所有類別， 作為一個平臺性的軟件已經得到了廣泛的應用。
多體動力學：從1975年以來， 在計算力學中， 多體動力學方法的越來越重要了。這種方法主要用于機構的建模和仿真。
展開 沖壓件加工設備液壓機動力原件葉片泵概述
五金加工廠的沖壓加工設備有多種，但總的來說壓力加工設備有機械傳動式、電氣傳動式、流體傳動式，而液壓壓力機就屬于流體傳動式沖壓加工設備。
液壓壓力機的液壓傳動系統由:原動機、液壓泵、執行元件、控制閥、液壓輔件及液壓油組成。液壓泵是液壓機的心臟。液壓泵主要的種類常見的有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵。今天就由我沖壓件廠家—滄州惠豐汽車配件有限公司帶您了解下葉片泵的分類及特點。
葉片泵在沖壓加工過程中，把液壓系統的原動機提供的機械能轉變成油液的壓力能，輸出高壓油液。從而推動液壓系統的執行元件對外做功。
葉片泵具有流量均勻，運轉平穩、噪聲低、體積小，質量輕等優點。
葉片泵主要是分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩大類。
單作用葉片泵轉子每轉一周，只有一次吸壓油過程，轉子承受單方向徑向力，軸承負荷大，泵的流量可以調節，又稱為變量葉片泵；雙作用葉片泵轉子每轉一周，有兩次吸壓油過程，泵的流量不可調節，稱為定量葉片泵。
葉片泵的分類有下面幾種：
按壓力等級葉片泵可分為：中什么低壓葉片泵（7MPA），中高壓葉片泵（16MPA），高壓葉片泵（20~30MPA）；
按結構形式分葉片泵可以分為：單葉片式；雙葉片式；子母葉片式，彈簧葉片式；
按流量調節可分為：單作用葉片泵即變量葉片泵、雙作用葉片泵即定量葉片泵。
展開 基于挖掘機案例的1D&3D耦合仿真解決方案網絡研討會預告
挖掘機產品的開發涉及眾多的技術領域，其中與數值仿真和CAE密切相關的核心學科領域包括結構有限元、多體動力學、疲勞耐久性分析、振動與聲學仿真、氣動/液壓等流體傳動系統級仿真、機電一體化分析、多學科協同仿真和多學科優化等。挖掘機的性能與這些學科之間具有錯綜復雜的關系，例如：在進行作業與執行能力分析時，需要將流體傳動系統模型與多體動力學模型結合起來進行機電液一體化仿真；在進行結構可靠性和耐久性分析時，需要綜合運用結構有限元、多體動力學與道路載荷及作業載荷分析、疲勞分析，甚至包括機電一體化分析等多種分析方法。
除了仿真分析各學科之間的復雜關聯關系之外，在仿真平臺的外圍還需要解決與CAD系統、試驗系統以及硬件在環仿真平臺之間的集成，因為在開展數值仿真過程中，需要調用CAD模型信息、來自于試驗的信息等，同時也可能需要開展仿真與試驗的相關性分析、硬件在環仿真方面的研究等。
在本次網絡研討會中，LMS技術專家將向您講解和展示LMS 1D&3D耦合仿真解決方案在挖掘機機電液聯合仿真中的應用。從而使您能夠全面了解到LMS 1D&3D耦合仿真解決方案的獨特功能和優勢，以及這些解決方案能夠如何幫助您的產品開發或研究工作。
時間：2013-10-25上午10:00
主講人：LMSChina CAE部 高級技術工程師
內容安排：（現場內容可能會根據主講者的安排略作調整）
1 LMS 產品及資源信息簡介
2 LMS 1D&3D耦合仿真技術介紹
3 LMS 1D&3D耦合仿真技術在挖掘機上的應用實例
4 總結與答疑
LMS網絡研討會參會指南：
LMS-Webseminar-Instruction.pdf
本次研討會的注冊地址：https://lmsintl.webex.com/lmsintl-sc/onstage/g.php?
展開 
沖壓件加工設備液壓機的液壓系統簡介說明
● 沖壓加工設備的傳動系統按傳動的介質來分有：機械傳動、電氣傳動和流體傳動;
而流體傳動又包括：液體傳動和氣體傳動；液體傳動又分為：液壓傳動和液力傳動。
●那液壓傳動的工作原理是怎樣的呢？
液壓傳動是利用密閉系統中的受壓液體來傳遞運動和動力的一種傳動方式。液壓傳動裝置本
質上是一種能量轉換裝置，它以液體作為工作介質，通過動力元件液壓泵將原動機（如電動
機）的機械能轉換為液體的壓力能，然后通過管道、控制元件（液壓閥）把有壓液體輸往執
行元件（液壓缸或液壓馬達），將液體的壓力能又轉換為機械能，以驅動負載實現直線或回轉運動，完成動力傳遞。
●液壓系統由這幾個部分組成：原動機、液壓泵、執行元件、控制閥、液壓輔件、液壓油；
●液壓系統的分類：
★按液壓回路的基本構成可以把液壓系統分為：開式和閉式系統
★按主要功用可分為：傳動系統和控制系統
★按實現速度控制的方式可分為：閥控制和泵控制
★按換向閥中位狀態可分為：開中位和閉中位
★按系統的用途可分為：固定設備用和車輛用。
☆開式系統：泵從油箱抽油，經系統回路返回油箱，應用普遍，油箱要足夠大；
☆閉式系統：馬達排出的油液返回泵的進油口，多用于車輛的行走驅動，用升壓泵補油，并且用沖洗閥局部換油；
☆閥控制：通過改變節流口的開度來控制流量，從而控制速度，按節流口與執行元件的相對位置可分為進口節流和旁通節流；
☆泵控制：通過改變泵的排量來控制流量，從而控制速度。效率較高。
●液壓傳動的優點：
液壓傳動在工程機械、礦山機械、冶金機械、機床工業、輕工機械、農業機械等工業聞都
有著廣泛的應用。之所以如此是因為它與其他傳動形式相比較有著許多優點。
展開 過濾器濾材與殼體的選擇、濾芯壽命與流體清潔度標準（液壓傳動與控制）
- END -
污染的基礎知識以及污染的三大來源（轉自液壓傳動與控制）
注：本文參考Parker過濾相關知識
污染基本知識
流體傳動系統流體的主要功用是什么?
1. 作為能量傳遞介質
2.潤滑相互運動元件
3.作為熱傳導介質
4.運動部件之間的密封
系統流體的污染可能導致系統元件和系統本身發生故障
有多少的系統故障是因為流體污染造成的呢?
系統流體污染所產生的主要危害
孔口堵塞
元件磨損
氧化
形成化合物
損耗添加劑
產生微生物
危害造成的結果
生產停機
更換元件
頻繁的流體更換
增加流體處理成本
增加維護成本
加速污染
污染顆粒的大小
1微米=1/1,000毫米=1/1,000,000米
符號是：μm
大部分的系統污染是通過不適當的油箱呼吸器和不良的缸密封侵入造成的.
污染物的類型
1. 固體顆粒
2. 水
3. 空氣
可能的后果.....
線圈損毀
缸密封泄漏
閥芯有噪音
所有這些都是有顆粒污染的信號!
顆粒污染產生危害的機理
污染的來源
未充分清洗的機加工零件
呼吸器從外部吸入的污染物
未過濾的新油
已磨損的系統元件產生的更多污染.
展開 大型液壓Stewart平臺耦合研究
Keywords—Stewart platform, coupling, AMESim, combined simulation
大型液壓Stewart平臺耦合研究*
王偉 謝海波 傅新 楊華勇
浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室 杭州 310027
摘 要 耦合現象在大型液壓Stewart平臺中普遍存在，本文以大型液壓Stewart平臺為目標，采用AMESim和SimMechanics對液壓部分及平臺機構部分分別建模，通過軟件接口建立聯合仿真體系對平臺動態耦合進行定量分析，數值模擬了六缸動態特性在一致和有差異的情況下動態耦合的強度和規律，該仿真方法針對液壓與并聯機構進行分布式建模，解決了數學模型的精確性問題，建立了大型液壓Stewart平臺通用聯合仿真模型，為Stewart平臺的耦合研究提供了有效的理論研究手段，能夠針對平臺進行前期耦合預測，保證設計方案的準確性與可靠性。
關鍵詞 液壓Stewart平臺，耦合，AMESim，聯合仿真
025-大型液壓Stewart平臺耦合研究.pdf
展開 大型液壓Stewart平臺耦合研究
Keywords—Stewart platform, coupling, AMESim, combined simulation
大型液壓Stewart平臺耦合研究*
王偉 謝海波 傅新 楊華勇
浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室 杭州 310027
摘 要 耦合現象在大型液壓Stewart平臺中普遍存在，本文以大型液壓Stewart平臺為目標，采用AMESim和SimMechanics對液壓部分及平臺機構部分分別建模，通過軟件接口建立聯合仿真體系對平臺動態耦合進行定量分析，數值模擬了六缸動態特性在一致和有差異的情況下動態耦合的強度和規律，該仿真方法針對液壓與并聯機構進行分布式建模，解決了數學模型的精確性問題，建立了大型液壓Stewart平臺通用聯合仿真模型，為Stewart平臺的耦合研究提供了有效的理論研究手段，能夠針對平臺進行前期耦合預測，保證設計方案的準確性與可靠性。
關鍵詞 液壓Stewart平臺，耦合，AMESim，聯合仿真
展開 浙江大學流體工程研究所介紹
浙江大學流體工程研究所的前身是流體力學教研室，至今已有40多年從事流體力學教學與科研的歷史。研究所有 “流體力學”和“流體機械與工程”兩個博士點和碩士點，所在的力學一級學科是一級學科博士點授權單位并設有博士后流動站，同時，研究所還是流體傳動及控制國家重點實驗室的組成部分。研究所現任所長林建忠，副所長邵雪明，黨支部書記戴志潛，所長助理沈新榮。
研究所的主要研究方向有：湍流理論研究及其應用、氣固兩相流理論及應用、纖維懸浮流動力學研究、復雜管道流場研究、葉輪機械流體力學及風機產品開發、計算流體力學、非牛頓流體力學、微流體力學、柱狀粒子多相流、現代流體實驗測試技術、暖通工程、氣力輸送、攪拌及混合器開發、環境流體力學等。
研究所有博士導師4名，教授和研究員5名，有博士學位者占教師的50％。
研究所為流體力學的理論研究及國民經濟中的工程應用做出了重要貢獻，每年承擔各類基金等項目，并承擔企業、研究院所提出的工程中流體力學問題的計算與實驗。研究所科研成果豐碩，獲得過學校僅有的國家科技進步一等獎等多項獎勵，出版專著教材15部。
一. 國家自然科學基金
1．
展開 中國航海日，來看看航運中的液壓技術
液壓技術作為流體傳動及控制的分支之一，是與機械傳動和電氣傳動構成當今傳動控制領域的不可或缺的技術手段之一。在航運行業，液壓技術在船舶上的應用日益廣泛，如舵機、錨機、艙蓋板啟閉裝置等。
1.液壓舵機
船舶的操縱性是船舶的重要航行性能之一，舵是船舶超重裝置的一個重要部件。當水流以某沖角沖到舵葉上時，便產生了流體動力，此作用力通過舵桿傳遞到船體上，從而迫使船舶轉向，達到調整航向的目的。
舵機結構簡圖
現代船舶大體上多使用液壓舵機，其原理是利用液體壓力作為舵轉動的動力，結構由二個或四個帶活塞的液壓缸組成，在各液壓管與電動泵連接時必須保證液壓管系和液缸中盛滿液體，也就是使整個液壓腔中保持真空，只有液壓油介質。舵機開啟時，電動泵轉動，電動泵則開始吸排液體，給液壓缸提供動力儲備，操舵時，通過控制液壓油的走向，使得活塞前后移動，從而帶動舵柄相接的活塞桿一前一后運動，從而實現轉舵。這類轉舵系統最突出的優點便是省力、簡易、準確度高、效能高，這也是現代船舶大量使用該類裝置的原因。
基于變頻技術的船舶變頻液壓舵機是一種新型液壓調速系統，由變頻器、普通電機、定量泵、轉舵機構等構成，通過變頻器改變電機的供電頻率改變電機轉速,調節液壓回路流量，實現對轉舵機構的控制。關注公眾號“液壓說”，獲取更多液壓知識。
船舶變頻液壓舵機系統結構簡單、傳動效率高、節能、可靠性高等特點。船舶變頻液壓舵機的智能控制不僅能夠降低舵機系統在船舶電力系統的負荷系數，獲得節能降噪的效果，而且可以改善舵機機艙的工作環境，有利于工作人員的身心健康。
自動導航液壓舵機，數字電路顯示航向舵角，軍品級IC結構，GPS修正航向，使用舒適、省時、省油適用于遠海作業的漁輪，遠洋貨輪等船舶，具有結構緊湊、體積小、重量輕、耐高壓、性能可靠、方便快捷等特點。
展開 
機械、電氣、氣壓、液壓4大傳動方式對比，動圖直觀展示
氣壓傳動
氣壓傳動以壓縮氣體為工作介質，靠氣體的壓力傳遞動力或信息的流體傳動。
優點：
1）以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設置回收的油箱和管道。
2）因空氣的粘度很小（約為液壓油動力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環境。
3）與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題。
4）工作環境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環境中，比液壓、電子、電氣控制優越。
5）成本低，過載能自動保護。
缺點：
1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩定性稍差。但采用氣液聯動裝置會得到較滿意的效果。
2）因工作壓力低（一般為0.31MPa），又因結構尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10～40kN。
3）噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。
4）氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內比電子及光速慢，因此，氣動控制系統不宜用于元件級數過多的復雜回路。
四. 液壓傳動
液壓傳動是應用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式。
優點：
1）從結構上看，其單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出功率在四類傳動方式中是力壓群芳的，有很大的力矩慣量比，在傳遞相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、慣性小、結構緊湊、布局靈活。
2）從工作性能上看，速度、扭矩、功率均可無級調節，動作響應性快，能迅速換向和變速，調速范圍寬，調速范圍可達100：1到2000：1；動作快速性好，控制、調節比較簡單，操縱比較方便、省力，便于與電氣控制相配合，以及與CPU(計算機）的連接，便于實現自動化。
展開 四大傳動方式優劣對比：機械、電氣、氣壓、液壓
二、電氣傳動
電氣傳動，是指用電動機把電能轉換成機械能，去帶動各種類型的生產機械、交通車輛以及生活中需要運動的物品。
1. 精確度高：伺服電機作為動力源，由滾珠絲杠和同步皮帶等組成結構簡單而效率很高的傳動機構。它的重復精度誤差是0.01%。
2. 節省能源：可將工作循環中的減速階段釋放的能量轉換為電能再次利用，從而減低了運行成本，連接的電力設備僅是液壓驅動所需電力設備的25%。
3. 精密控制：根據設定參數實現精確控制，在高精度傳感器、計量裝置、計算機技術支持下，能夠大大超過其他控制方式能達到的控制精度。
4. 改善環保水平：由于使用能源品種的減少及其優化的性能，污染源減少了，噪音降低了，為工廠的環保工作，提供了更良好的保證。
5. 降低噪音：其運行噪音值低于70分貝，大約是液壓驅動注塑機噪音值的2/3。
6. 節約成本：此機去除了液壓油的成本和引起的麻煩，沒有硬管或軟喉，無須對液壓油冷卻，大幅度降低了冷卻水成本等。
三、氣壓傳動
氣壓傳動以壓縮氣體為工作介質，靠氣體的壓力傳遞動力或信息的流體傳動。
優點：
1)以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設置回收的油箱和管道。
2)因空氣的粘度很小(約為液壓油動力粘度的萬分之一)，其損失也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環境。
3)與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題。
展開 Amesim仿真實例下載：流量控制閥的原理和Amesim仿真方法
在最新國標《GB/T 17446—2012 流體傳動系統及元件 詞匯》中，“調速閥”的叫法已不再被采用，因此，本文使用了“流量控制閥”的說法。
本文將向大家分享流量控制閥的基本原理及其Amesim建模仿真方法，希望對大家有幫助。
1
流量控制閥的基本原理
流量控制閥通常由節流閥和定壓差閥組成，因此我們先從節流閥和定差閥說起。（注：本部分內容涉及的閥原理圖引自張海平博士編著的《白話液壓》）
1.1 節流閥
節流閥是通過改變閥的開口面積，進而改變閥的液阻，以改變液體流量的液壓閥，其大致結構如圖1所示。
圖1 節流閥示意圖
關于節流閥，大家要知道以下兩點：
節流閥開口越大，液阻越小，液體越容易流通，反之則液體越難流通；
當節流閥開口一定時，閥兩側的壓差和通過的流量互為因果。
生活中有一種很常見的節流閥，就是水龍頭。如果水網的壓力保持恒定，而水龍頭外的大氣壓力也基本是恒定的，那么可以認為水龍頭兩側壓差恒定，水流大小只與水龍頭的開度有關，我們只需要打開水龍頭到不同開度就可以獲得想要的水流；如果水網的壓力是變化的，忽大忽小，那么我們就無法或者很難得到固定的水流大小。
由以上例子可以看出，要想方便地通過調節節流閥開口獲得所需的恒定流量，關鍵在于
如何保持節流閥兩側壓差恒定
，而這就需要用到
定壓差閥
。
展開 研究推薦 | 軸向柱塞泵殼體降噪區域識別
聲學模型和輻射噪聲聲壓級曲線
聲學傳遞向量云圖和模態聲學貢獻量
板面劃分區域和聲學貢獻量
課題總結和展望
高功率密度電液驅動是航天航空應用領域高可靠驅動和傳動系統的優選方案，本課題將發揮機械和航天航空學科交叉融合發展的優勢，面向工程機械、航空飛機等大國重器對軸向柱塞泵嚴苛指標的需求，深入開展軸向柱塞泵輻射噪聲建模及降噪控制研究，為高速高壓軸向柱塞泵穩定性和可靠性設計提供技術支撐。
研究骨干介紹
葉紹干，工學博士，江蘇省雙創人才。師從浙江大學徐兵教授，長期從事軸向柱塞泵動力學建模及振動控制與液壓元件可靠性設計及測試研究工作。
兼任中國機械工程學會高級會員、中國機械工程學會流體傳動與控制分會委員、全國液壓與氣動標準化技術委員會觀察員、《液壓與氣動》青年編委、6項國家/行業標準制定工作組成員，擔任Mechanical Systems and Signal Processing、Journal of Sound and Vibration和Applied Acoustics等國內外權威期刊審稿人。
展開 